Thiết kế thi công mô hình trạm cân đóng bao dùng PLC OMRON

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
1

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
2


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ



MSSV : 10103130
LỚP : 01DC03


THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 01/07/2006



THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH TRẠM
CÂN ĐÓNG BAO DÙNG
PLC OMRON

GVHD : TH.S NGUYỄN XUÂN VINH
SVTH : PHẠM ĐẮC QUỐC THÁI
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
3

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
4

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy Cô trong Khoa Điện trường Đại Học Kỹ Thuật
Công Nghệ Tp.HCM, đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Tự Động Hóa đã truyền thụ những
kiến thức quý báu để cho tôi thực hiện tốt luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Xuân Vinh đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài
liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành tập luận án này.


Sinh viên thực hiện

Phạm Đắc Quốc Thái




HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
5
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 7
Chương I: Giới thiệu tổng quát trạm cân đóng bao 8

Chương II: Giới thiệu tổng quát về PLC 10
2.1 Hệ thống điều khiển là gì 10
2.2 Vai trò của PLC 10
2.3 Khả năng của PLC 11
2.4 Ưu điểm của PLC 11
2.5 Việc lập trình cho PLC 13
2.6 Các thiết bò nhập xuất dùng trong PLC 13
2.7 Cấu trúc phần cứng của PLC 13
Chương III Khảo sát PLC của hãng Omron 15
3.1 Khảo sát loại CPM2A 16
3.2 Các kiểu liên kết truyền thông của hảng PLC 21
3.3 Các bộ phối hợp truyền dẫn 21
Chương IV Các đặc điểm kỹ thuật của PLC 22
4.1 Các thông số kỹ thuật của PLC họ CPM2A 22
Chương V Lập trình bằng phần mềm SYSWIN …………………………… ……………30
5.1 Giới thiệu SYSWIN 30
5.2 Cài đặt SYSWIN 30
5.3 Lập chương trình với SYSWIN 31
5.4 Đặt tên ký hiệu mô tả(Symbol) cho các đòa chỉ 39
5.5 Nạp chương trình vào PLC(Download program to PLC) 40
5.6 Chạy chương trình(Run) 41
5.7 Bổ xung các lệnh TIMER và COUNTER 41
5.8 Theo dõi và đặt giá trò trong PLC 44
5.9 Lưu chương trình(Save program) 45
5.10 Đọc chương trìnhtừ PLC lên máy tính(Upload) 45

Chương VI Giới thiệu các thiết bò sử dụng 46
6.1 Giới thiệu về đầu cân K3NV 46
6.2 Giới thiệu về LOADCELL 49
6.3 Giới thiệu về các van khí nén 51

Chương VII Giới thiệu các vấn đề về trạm cân đóng bao 53
7.1 Tình Hình Phát Triển Hệ Thống Tự Động Hoá Hiện Nay 53
7.2 Các Phần Tử Trong Mô hình cân đóng bao 53
7.3 Nguyên lý hoạt động trạm cân 56
7.4 Cách bố trí LOAD CELL và nối dây 57
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
6
7.5 Cách bố trí và kết nối đầu cân K3NV với PLC 58
7.6 Cách ân chỉnh đầu cân K3NV 60
7.7 Cách kết nối và đi dây các thiết bò với output và input PLC 63
7.8 Cách kết nối relay với các van khí và tín hiệu đèn báo hoạt động: 64
7.9 Phần chương trình PLC 64

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
7


LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa để từng bước bắt kòp sự phát

triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất
hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Việc tự động hóa là sự lựa chọn
không tránh khỏi trong mọi lónh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh
tranh mạnh mẽ trên thò trường.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp nặng nhu cầu về việc sử lý và
đònh lượng các luyên liệu cũng được quan tâm đền.Từ đó nhu cầu về việc đònh nguyên liệu một
cách tự động đã đươc quan tâm đúng mức nhầm làm giảm thời gian lao động và tăng năng suất
lao động,giảm sức người vv…
Vì những nhu cầu cần thiết trên mà ý tưởng cho việc thực hiện đề tài về thiết bò cân đóng
bao tự động đã được nghó đến.Ngày nay tại các nhà máy ,xí nghiệp với mô hình sản xuất tự động
thì việc sử dụng các thiết bò cân đóng bao tự động đã không còn là vấn đề xa lạ nữa vì đó là nhu
cầu cần thiết của xã hội nhầm năng cao hiệu quả sản xuất.
Trong luận án này chúng ta hãy cùng tìm hiểu về một mô hình trạm cân đóng bao tự động
với một số thiết bò thường đựơc sử dụng trong các mô hình cân đóng bao tự động ngoài thực tế ví
dụ như load cell, đầu cân,van khí nén,và quan trọng là hiểu về PLC của hãng OMRON.
Với kiến thức còn nhiều hạn chế và thời gian làm có hạn nên tập Luận án này không tránh
khỏi sự thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của Thầy, Cô.

Sinh viên thực hiện

Phạm Đắc Quốc Thái






HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130

LỚP: 01TDH
8

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
VỀ MÔ HÌNH CÂN ĐÓNG BAO

1/Tình hình thế giới ngày nay:
-Ngày nay với xu hướng công nghiệp hóa tự động hóa nhầm năng cao hiệu quả sản suất nên
các vấn đề về tự động rất đươc quang tâm, các thiết bò sản xuất thô sơ lần lược được thay thế
bằng các hệ thống sản xuất tự động nhầm giảm bớt những thời gian hao phí không cân thiết , năng
cao hiệu quả kinh tế,tăng độ mức độ chính xác cho các công đoạn và theo kòp tốc độ thi công
trong các nhà máy sản xuất.
-Để theo kip tình hình phát triển của thế giới nên ở nước ta ngày nay việc thay đổi các quy
trình thô sơ thủ công bằng các thiết bò hiện đại,tự động hóa là một nhu cầu cấp bách và tất yếu.Từ
những nhu cầu về việc thay đổi các thiết bò tự động trong các công đoạn sản xuất mà việc tìm
kiếm những thiết bò tự động phục vụ sản xuất đã được quan tâm đúng mức.
-Để giải quyết nhu cầu về việc đònh lượng nguyên liệu trong các công đoạn sản xuất,nhầm
năng cao hiệu quả kinh tế,tăng độ chính xác,giảm thời gian hao phí,giảm sức người và tăng tốc độ
thi công nên mô hình về thiết bò cân đóng bao đã được đề ra.

2/Khả năng của thiết bò cân đóng bao:
+Thiết bò cân đóng bao có khả năng thay thế con người thực hiên khâu đònh lượng nguyên liệu và
thành phẩm một cách chính xác với năng suất cao vượt trội mà con người không thể thự hiện được
bằng cách thủ công.Vì vậy thiết bò cân đóng bao cũng là một bộ phân quan trọng trong các khâu
sản suất trong các dây truyền sản suất của các nhà máy xí nghiệp.

3/Ưu điểm của thiết bò cân đóng bao :
- Độ chính xác cao
- Khả năng sử lý nhanh

- Dễ dàng thay đổi thông số cần đo
- Năng suất cao
- Có khả năng hoạt động tốt trong thời gian dài
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiêp
2/Yêu cầu của đề tài thiết kế thi công mô hình cân đóng bao tự động:
-Đề tài thiết kế thi công mô hình cân đóng bao tự động:
+Tìm hiểu và thi công mô hình cân đóng bao tự động
+Tìm hiểu về PLC của hãng OMRON
+Viết chương trình PLC cho mô hình cân đóng bao tự động


HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
9


3/ Phương hướng giải quyết đề tài:
+Đề tài sẽ được thực với mô hình trạm cân gạo với khối lượng chứa đươc của phểu chứa là
8 Kg nguyên liệu sẽ được cân trên phểu cân với một khối lượng cụ thể đặt ra ở đầu cân và được
chuyển qua bao chứa bằng một quặng chuyển.
+Để thực hiện đề tài này chúng ta cần tìm hiểu một số thiết bò có liên đền việc thiết kế và
thi công mô hình trạm cân đóng bao tự động:
- Tìm hiểu về PLC của hãng OMRON
- Tìm hiểu về LOADCELL và cách kết nối
- Tìm hiểu về đầu cân hiển thi tín hiệu(đầu cân K3NV) và cách kết nối cân chỉnh
- Tìm hiểu về các thiết bò khí nén
- Tìm hiểu và viết chương trình PLC cho mô hình trạm cân

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
10
CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC

1.1>HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN :
Hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bò điện tử, được dùng ở những hệ thống
cần đảm bảo tính ổn đònh, sự chính xác, sự chuyển đổi nhòp nhàng của một quy trình hoặc một
hoạt động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến
một thiết bò bán dẫn. Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều
khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn
toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra, nó còn giao diện để kết nối
với các thiết bò khác như: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây v.v
Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển
những hệ thống lớn. Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống
điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất quan trọng. Ta thấy
PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó không được kết nối với các thiết bò cảm biến. Nó
cũng không cho phép bất kỳ các máy móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối
với động cơ hay các loại thiết bò máy móc khác. Và tất nhiên, vùng máy chủ phải là nơi liên kết
các hoạt động của một vùng sản xuất riêng biệt.



1.2>VAI TRÒ CỦA PLC:
Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tim của hệ thống điều
khiển. Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong bộ nhớ của PLC) thì PLC liên
tục kiểm tra trạng thái của hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bò nhập, dựa
vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bò xuất.
PLC được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản đến phức tạp. Hoặc ta có thể kết
hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức hợp.

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
11
1.3> KHẢ NĂNG CỦA PLC:
PLC (Program Logical Controller - Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được), là một thiết
bò điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều khiển hệ thống theo một
chương trình được viết bởi người sử dụng. Nhờ hoạt động theo chương trình nên PLC có thể được
ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bò máy móc khác nhau.
Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã có thể dùng chính PLC đó
để điều khiển thiết bò, hay máy móc khác.
Cũng như vậy, nếu muốn tay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bò hay hệ thống sản
xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển.
Các đối tượng mà PLC có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy
khoan, lò nhiệt v.v đến các hệ thống phức tạp như : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động
(ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất v.v PLC có thể điều khiển theo các quy luật khác nhau
đối với từng đối tượng cụ thểù.
1.4> ƯU ĐIỂM CỦA PLC :
PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay không thể nào
sánh được :
- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
- Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt.
- Dễ bảo quản, sửa chữa.
- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp.
- Độ chính xác cao.
- Khả năng xử lý nhanh.
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp.

1.5> VIỆC LẬP TRÌNH CHO PLC:
Có thể lập trình cho PLC một cách khá dễ dàng dựa trên một tập lệnh mà nhà sản xuất cung
cấp. Tập lệnh bao gồm nhiều lệnh, có thể cho phép người sử dụng kết hợp các lệnh này một cách
logic để tạo nhiều chương trình điều khiển đa dạng, phức tạp. Ngoài các lệnh thông thường, nhà
sản xuất còn cung cấp thêm các lệnh mở rộng (Expansion Instruction) làm phong phú thêm khả
năng điều khiển PLC.
Cùng với tập lệnh còn có nhiều cách lập trình cho PLC:
 Lập trình bằng giản đồ LAD (Ladder Diagram) :
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
12
Các lệnh được liên kết với nhau một cách logic, chương trình có dạng thang. Đặc biệt, đối
với các lập trình này, chương trình này trong giống như sơ đồ đấu nối một mạch điện nên rất dễ
kiểm soát, dễ hiểu. Do đó cách lập trình này được ứng dụng khá phổ biến. Thích hợp để lập các
chương trình dài, phức tạp.
Để lập trình theo cách này cần một máy tính cá nhân kèm theo một trong các phần mềm hổ
trợ như: SSS (Sysmax Support Softwave), CLSS (Controler Link Support Softwave), SYS Win
v.v
 Lập trình dạng sơ đồ khối CSF (Control System Flowchare):
Các lệnh được hiển thò như các khối chức năng, tùy từng ứng dụng mà ta liên kết các khối
chức năng thích hợp để tạo nên chương trình. Hiện nay, cách lập trình này không được dùng rộng
rãi vì nó khá phức tạp và khó kiểm soát chương trình.
Để lập trình theo cách này cũng cần có máy tính và phần mềm hổ trợ tương ứng.
 Lập trình dạng phát biểu STL (Statement Lists) :
Các lệnh được được biểu thò như các phát biểu, gần giống ngôn ngữ con người, nên cũng khá
dễ hiểu. Tuy nhiên do không có dạng hình ảnh nên ta không thấy được cách liên kết các lệnh, do
đó khó kiểm soát được chương trình.

Để lập trình theo cách này, cần có một bộ lập trình bằng tay (Programing Console) hay một
máy tính cá nhân với phần mềm hổ trợ. Programing console rất gọn nhẹ, thích hợp lập các chương
trình nhỏ, đơn giản và thuận lợi cho việc thử nghiệm, kiểm tra tình trạng PLC tại hiện trường.
 Tóm lại :
Sự ra đời của PLC cũng như các bộ điều khiển hiện đại khác đã mở ra một thời đại mới
trong lónh vực tự động hóa. Với những khả năng điều khiển phong phú và phức tạp hơn, PLC đã
vượt xa các mạch điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay. Các hệ thống, dây chuyền sản xuất
được điều khiển một cách nhòp nhàng hơn, các thiết bò, máy móc được điều khiển chính xác hơn.
1.6> CÁC THIẾT BỊ NHẬP VÀ XUẤT DÙNG TRONG PLC:
1.6.1> Thiết Bò Nhập:
Sự thông minh của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng đọc các tín hiệu từ các
cảm biến tự động của PLC.
Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bò nhập là: nút ấn, cầu dao, phím v.v
Ngoài ra, PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bò nhận dạng tự động như: công tắc trạng thái,
công tắc giới hạn, cảm biến quang điện v.v Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải là dạng logic
ON/OFF hoặc tín hiệu Analog. Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các
modules nhập.


HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
13
1.6.2> Thiết Bò Xuất:
Trong một hệ thống tự động hóa, thiết bò xuất cũng là một yếu tố rất quan trọng. Nếu ngõ ra
của PLC không được kết nối với thiết bò xuất thì hầu như hệ thống sẽ bò tê liệt hoàn toàn. Các
thiết bò xuất thông thường là: động cơ, cuộn dây nam châm, relay, chuông báo v.v Thông qua
hoạt động của motor, các cuộn dây, PLC có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản đến phức
tạp. Các loại thiết bò xuất là một phần kết cấu của hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng

trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống .
Tuy nhiên, các thiết bò xuất khác như là : đèn pilot, còi và các báo động chỉ cho biết các mục
đích như: báo cho chúng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào , các thiết bò ngõ ra được giao tiếp với
PLC qua miền rộng của modules ngõ ra PLC.

1.7> CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC:
Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có các bộ phận sau:
• Bộ xử lý.
• Bộ nhớ.
• Bộ nhập.
• Xuất.

1.7.1> Đơn Vò Xử Lý Trung Tâm (CPU):
Là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiện chương trình, xử lý
tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bò bên ngoài.
1.7.2> Bộ Nhớ (Memory):
Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau. Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt động của hệ thống và
bộ nhớ của người sử dụng. Để đảm bảo cho PLC hoạt động, phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương
trình, đôi khi cần mở rộng bộ nhớ để thực hiện các chức năng khác như :
+ Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất / nhập được gọi là RAM xuất /
nhập.
+ Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong: Timer, Counter, Relay.
Bộ nhớ gồm có những loại sau :
+ Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory): ROM không phải là một bộ nhớ khả biến, nó
có thể lập trình chỉ một lần. Do đó không thích hợp cho việc điều khiển “mềm” của PLC. ROM ít
phổ biến so với các loại bộ nhớ khác.
+ Bộ nhớ ghi đọc (RAM: Random Access Memory): RAM là một bộ nhớ thường được dùng
để lưu trữ dữ liệu và chương trình của người sử dụng. Dữ liệu trong RAM sẽ bò mất đi nếu nguồn
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
14
điện bò mất. Tuy nhiên vấn đề này được giải quyết bằng cách gắn thêm vào RAM một nguồn
điện dự phòng. Ngày nay, trong kỹ thuật phát triển PLC, người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu
tốn năng lượng khá thấp của nó và cung cấp pin dự phòng cho các RAM này khi mất nguồn. Pin
dự phòng có tuổi thọ ít nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin sạc gắn với hệ
thống, pin sẽ được sạc khi cấp nguồn cho PLC.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được (EPROM: Erasable Programmable Read Only
Memory): EPROM lưu trữ dữ liệu giống như ROM, tuy nhiên nội dung của nó có thể bò xoá đi
nếu ta phóng tia tử ngoại vào, người viết phải viết lại chương trình trong bộ nhớ.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được bằng điện (EEPROM: Electric Erasable
Programmable Read Only Memory): EPROM kết hợp khả năng truy linh động của RAM và tính
khả biến của EPROM, nội dung trên EEPROM có thể bò xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên chỉ
giới hạn trong một số lần nhất đònh.


HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
15
CHƯƠNG II
KHẢO SÁT PLC CỦA HÃNG OMRON


2.1> KHẢO SÁT LOẠI CPM2A:
2.1.1> Giới Thiệu Chung:
Các bộ điều khiển lập trình của hãng OMRON rất đa dạng, gồm các loại CPM1A,
CPM2A, CPM2C, CQM1,v.v Những loại PLC nên tạo thành từ những modules rời kết nối lại với

nhau, có thể cho phép mở rộng dung lượng bộ nhớ và mở rộng vác ngõ vào, ra. Vì vậy chúng
được sử dụng rất linh hoạt và đa dạng trong thực tiễn. Ngoài ra, hãng OMRON còn sản xuất các
bộ PLC có cấu trúc cố đònh, các PLC này chỉ được cho các công việc đặc biệt nên không đòi hỏi
tính linh hoạt cao.
Các PLC đều có cấu trúc gồm: bộ nguồn, CPU, các Port I/O, các modules I/O đặc biệt v.v
Để có được một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modules này lại với nhau. Việc kết nối
này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế dễ dàng.
Họ CPM2A có rất nhiều loại. Ta có thể tóm tắt trong bảng sau:

Tên Modules Số ngõ
I/O
Nguồn cung
cấp


CPU có
ngõ ra
dùng
Relay
CPM2A-20CDR-A
CPM2A-20CDR-D
CPM2A-30CDR-A
CPM2A-30CDR-D
CPM2A-40CDR-A
CPM2A-40CDR-D
CPM2A-60CDR-A
CPM2A-60CDR-D
20
20
30

30
40
40
60
60
AC
DC
AC
DC
AC
DC
AC
DC

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
16
CPU có
ngõ ra
dùng
Transisto
r
CPM2A-20CDT-D

CPM2A-20CDT1-D

CPM2A-30CDT-D
CPM2A-30CDT1-D

CPM2A-40CDT-D

CPM2A-40CDT1-D

CPM2A-60CDT-D

CPM2A-60CDT1-D
20 (ngõ
ra ở mức
thấp)
20 (ngõ
ra ở mức
cao)
30 (ngõ
ra ở mức
thấp)
30 (ngõ
ra ở mức
cao)
40 (ngõ
ra ở mức
cao)
40 (ngõ
ra ở mức
cao)
60 (ngõ
ra ở mức
cao)
60 (ngõ

ra ở mức
cao)
DC

DC

DC
DC

DC

DC

DC

DC
Bảng 2.1 Họ PLC CPM2A.

2.1.2> Cấu Hình Tổng Quát :
Các PLC Omron ngày nay đều có cấu hình dạng module. PLC bao gồm nhiều module, mỗi
module thực hiện một chức năng khác nhau. Việc liên kết, thông tin giữa các module được thực
hiện thông qua cáp truyền thông.
Các Rack và các Slot cũng như các loại cáp truyền thông đều đảm bảo cung cấp cả nguồn
điện hoạt động cho mạch bên trong (Inteanal Circuit) của các module.
Nhờ có cấu hình dạng module nên PLC dễ lắp đặt, vận chuyển và thích hợp cho hệ thống
sản xuất trong công nghiệp và ta có thể lắp đặt các module ở gần thiết bò cần điều khiển trong khi
CPU chính thì được lắp đặt ở xa vẫn có thể điều khiển thiết bò một cách chính xác.
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130

LỚP: 01TDH
17
Bên cạnh đó, mỗi module được gắn trên Rack và Stor đều có đòa chỉ xác đònh trong bộ nhớ
PLC nên ta có thể được truy xuất và xử lý dễ dàng trong chương trình người sử dụng.


POWER
MODUL
E

CPU

SLO
T4

SLO
T3

SLOT
2

INPUT
MODUL
E

OUTPUT
\
MODUL
E
Bảng 2.2 Cấu hình PLC.

2.1.3> Power Module :
Module này nhận điện áp 100 VAC ÷ 240 VAC hoặc điện áp 24 VDC cấp nguồn cho CPU
và các module khác gắn trên cùng một Rack.
Sau đây là một số loại module nguồn kiểu C 200H với các cấp điện áp khác nhau:
Kiểu Điện áp cung cấp
C 200 HW – PA 204
C 200 HW – PA 204S
C 200 HW - PD 024
100 ÷ 120/ 200 ÷ 240 VAC
100 ÷ 120/ 200 ÷ 240 VAC
24 VDC
Bảng 2.3 Modules
2.1.4> Các Thành Phần Của CPU (Central Processing Unit)
Cấu tạo chung của 1 bộ CPU gồm những phần như sau:
1 - Nguồn cung cấp: tuỳ theo loại CPU mà ta dùng nguồn AC từ 100V-240V hoặc nguồn DC 24V.
2 - Chân nối đất bảo vệ (đối với loại CPU dùng nguồn AC): để bảo vệ an toàn cho người sử dụng.
3 - Nguồn cung cấp cho ngõ vào : đây là nguồn 24V DC được dùng để cung cấp điện áp cho các
thiết bò đầu vào (đối với loại CPU dùng nguồn AC ).
4 - Các ngõ vào : để liên kết CPU với các thiết bò ngõ vào.
5 - Các ngõ ra : để liên kết CPU với các thiết bò ngõ ra.
6 - Các đèn báo chế độ làm việc của CPU : các đèn báo này cho chúng ta biết chế độ làm việc
hiện hành của PLC.
7 - Đèn báo trạng thái ngõ vào : khi 1 trong các ngõ vào ở trạng thái ON thì đèn báo tương ứng sẽ
sáng.

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
18

8 - Đèn báo trạng thái ngõ ra: các đèn báo trạng thái ngõ vào sẽ sáng khi các ngõ ra ở trạng thái ON.
9 - Cổng điều khiển tín hiệu Analog: được sử dụng khi tín hiệu vào hoặc ra là tín hiệu Analog, được
lưu giữ vào vùng nhớ IR250 và IR251.
10- Cổng giao tiếp với thiết bò ngoại vi : liên kết PLC với thiết bò lập trình: Máy tính chủ, thiết bò lập
trình cầm tay v.v
11 - Cổng giao tiếp RS-232C : liên kết PLC với thiết bò lập trình (ngoại trừ thiết bò lập trình cầm tay
và máy tính chủ).
12- Communication Switch : là công tắc , chọn để sử dụng một trong hai cổng Peripheral hoẵc cổng
RS-232C để liên kết với thiết bò lập trình
13- Bộ Acquy.
14 - Phần mở rộng : kết nối CPU và PLC với khối mở rộng I/O hoặc khối mở rộng nói chung (
Analog I/O Unit, Temporature Senson Unit ), có thể kết nối 3 modul mở rộng.

Đèn Báo Trạng Thái Ýùù Nghóa
PWR
(xanh)
On PLC đã được cấp nguồn
Off PLC chưa được cấp nguồn
RUN
(xanh)
On
PLC đang hoạt động ở chế độ RUN
hoặc ở chế độ MONITOR
Off
PLC đang ở chế độ PROGRAM
hoặc bò lỗi
COMM
(vàng)
Flashing
Dữ liệu đang được chuyển vào CPU

thông qua cổng Peipheral hoặc
cổng RS-232C
Off
Dữ liệu không được chuyển vào
CPU thông qua cổng Peripheral
hoặc cổng RS-232C
ERR/ALARM
(Đỏ)
On
Xuất hiện lỗi (PLC ngừng hoạt
động )
Off Đèn báo hoạt động bình thường
Bảng 2.4 Các trạng thái trên PLC.





HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
19

CPU có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý chương trình theo các tín hiệu điều khiển từ xa các
module nhập.
Bộ vi xử lý bên trong CPU sẽ đọc và kiểm tra chương trình chứa trong bộ nhớ. Nếu có lỗi sẽ
báo lỗi và không thực thi chương trình cho đến khi lỗi được sửa chữa. Nếu không có lỗi, chương
trình sẽ được thực thi theo thứ tự từng lệnh, đến cuối chương trình lại quay về thực hiện từ đầu.
CPU được cung cấp xung clock với tần số từ 1÷8 MHz tùy thuộc vào bộ vi xử lý. Xung này

quyết đònh tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về đònh thời, đồng bộ hệ thống.

 CPU có 3 loại bộ nhớ :
 RAM (Ramdomize Access Memory) :
Bộ nhớ này dùng để lưu trữ chương trình, có thể nạp hay xóa bỏ nội dung của Ram bất cứ
lúc nào. Tuy nhiên, nội dung của Ram có thể bò xóa nếu không có nguồn điện nuôi (khi ta ngắt
nguồn điện cung cấp cho PLC). Để tránh tình trạng này, để chương trình vẫn còn trong Ram khi
tắt nguồn điện PLC, nhà sản xuất thiết kế bên trong CPU một nơi chứa pin làm nuồn điện nuôi
cho Ram.
 MC (Memory Cassette) :
Một chương trình thông thường có thể được lưu trữ trong Ram mà không cần lắp thêm
Memory Cassette. Tuy nhiên, khi cần mở rộng thêm bộ nhớ cho những ứng dụng lớn hơn. Có thể
sử dụng thêm Memory Cassette. Memory Casstte là loại EPROM (Erasera Programable Read
only Memory), hoặc EEPROM (Electrical Eraserable Program Rom) có dung lượng khoảng 16
Kwords. Memory cassette là bộ nhớ có thể đọc và viết, và nội dung của nó không bò mất khi
không có nguồn điện nuôi. Tuy nhiên cần phải nạp dữ liệu vào memory cassette bằng một bộ nạp
Prom trước khi lắp vào CPU. Đây là bộ nhớ chương trình, dữ liệu xuất nhập của PLC (I/ O data)
không thể được lưu trong Memory Cassette.
 ROM :
Bộ nhớ này lưu trữ các lệnh điều hành PLC cũng như cách thực hiện khi các lệnh của
chương trình theo mã lệnh. Bộ nhớ này được chế tạo bởi nhà sản xuất, nội dung của nó chỉ có thể
được đọc chứ không được viết. Nội dung của bộ nhớ này không bò mất khi nguồn điện PLC.
Việc cung xuất bộ nhớ PLC được thực hiện thông qua cung xuất đòa chỉ. Khi ta viết chương
trình mỗi lệnh có một đòa chỉ riêng biệt trong bộ nhớ. Khi thực thi chương trình, CPU sẽ truy xuất
đòa chỉ các lệnh trong bộ nhớ chương trình và thực hiện chúng theo thứ tự.




HUTECH

GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
20
2.1.5> Các Rack Và Slot:
Đòa chỉ các từ (words) xuất nhập (I/O words) được chỉ đònh theo vò trí các các module I/O
được gắn trên Rack các module I/O được gắn vào các Slot trên Rack mỗi Slot có một vò trí xác
đònh và vò trí của slot sẽ tương ứng với đòa chỉ I/O words của module I/O được gắn vào slot đó.
Để CPU có thể nhận ra đòa chỉ I/O words của các module I/O người sử dụng phải tạo bảng
xuất nhập (I/O table). Khi I/O table được tạo ra, đòa chỉ I/O word của module I/O gắn trên Slot
tương ứng sẽ hiện lên trên I/O table.
 Có 3 loại Rack :
 CPU rack :
Dùng để gắn CPU, I/O module và các module đặc biệt khác. CPU Rack có thể được dùng
riêng sẽ được kết nối với các rack khác để tăng thêm các I/O point cho PLC. Có nhiều loại CPU
Rack với slot khác nhau 3Slot, 5slot, 8Slot, 10Slotv.v
 Expansion Rack :
Đây có thể xem như là phần mở rộng của PLC, nó cung cấp thêm các Slot cho cácmodule
được gắn trên nó. Expansion Rack cũng có thể được cấp nguồn từ PLC và truyền thông với PLC
thông qua bộ kết nối (connector) trên mặt lưng (Back Plane) của PLC.
 Slave Rack :
Chỉ được dùng để gắn I/O Unit và Special I/O Units mà thôi.
Khi đươc gắn thêm các module điều khiển khác tương ứng với từng loại Rack, khả năng
điều khiển của PLC được mở rộng.
2.2> CÁC KIỂU LIÊN KẾT TRUYỀN THÔNG CỦA PLC:
2.2.1> Truyền Thông Liên Kết Chủ :
Là mối liên kết “Chủ – tớ” giữa máy tính chủ hoặc thiết bò lập trình cầm tay với PLC. Sử
dụng để đọc / ghi dữ liệu từ thiết bò lập trình vào PLC.
• Truyền thông liên kết chủ 1-1:
Thực hiện việc liên kết 1-1 giữa CPM2A CPU với máy tính tương thích, máy tính IBM

PC/AT hoặc màn điều khiển PT thông qua cổng Peripheral hoặc cổng RS-232C.
• Truyền thông liên kết chủ 1-N:
Kiểu liên kết này cho phép kết nối 1 máy tính chủ hoặc PT với 32 bộ điều khiển lập trình
PC, được thực hiện bằng cách dùng bộ nối tương thích (Adaptor) RS-232C hoặc RS442.
2.2.2>Kiểu Liên Lạc Compobus I/O Link:
Là kiểu liên lạc giữa PC và các modul CompoBus I/O. Một CPM2A có thể liên kết với tối đa
32 modul CompoBus I/O.

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
21
2.3> CÁC BỘ PHỐI HP TRUYỀN DẪN :
• Adapter RS232C:
1. Phương thức cài đặt khóa: Chuyển khóa này đến vò trí “HOST” khi đang dùng hệ thống liên
kết chủ (Host Link) để nối đến máy tính cá nhân (Persional Computer). Hoặc khi PC đang được
kết nối với một màn hình điều khiển (PT) thì ta chuyển khóa này đến vò trí “NT”.
2. Bộ nối kết: Bộ nối kết đến Peripheral Port của CPU.
3. Port RS232C: Kết nối đến máy tính chu ûhoặc màn hình điều khiển hoặc các thiết bò ngoại vi
khác.
• Adapter RS-422:
1- Termination Resistance Switch: Đặt chế độ kết nối.
2- Đầu nối: Kết nối đến Peripheral Port của CPU
3- RS-422 Port: nối đến mạng liên kết chủ.

HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
22





CHƯƠNG III
CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT


3.1> CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PLC HỌ CPM2A:
Mỗi họ PLC có các thông số kỹ thuật cụ thể. Các thông số kỹ thuật này được nhà chế tạo cung
cấp. Sau đây là các thông số kỹ thuật của họ CPM2A:
Mục 20 ngõ

vào ra
30 ngõ
vào ra
40 ngõ
vào ra
60 ngõ
vào ra
Điệ
n
áp
cun
g
cấp
Loại
AC
100 đến 240 VAC, 50/60 Hz
Loại
DC
24VDC
Mi
ền
điệ
n
áp
hoạ
t
độn
g
Loại
AC

85 đến 264 VAC
Loại
DC
20.4 đến 26.4 VDC
Cô
ng
suấ
t
tiê
u
thụ
Loại
AC
60 VA
Loại
DC
20 W
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
23
Dò
ng
tăn
g
đột
ngộ
t
Loại

AC
60 A
Loại
DC
20 A
Cu
ng
cấp
năn
g
lượ
ng
bên
ngo
ài
(chỉ
loại
AC
Điện
áp
cung
cấp
nguồ
n
24 VDC
Tụ
ngõ
ra
cấp
nguồ

n
300 mAL: chỉ dùng để cấp nguồn cho ngõ vào
Điện trở cách
điện
20 MΩ (ở 500 VDC) giữa các thiết bò đầu cuối AC
và thiết bò đầu cuối nối đất bảo vệ
Khả năng
chống nhiễu
Theo tiêu chuẩn Châu u IEC6100-4-4;
Điện trở dao
động
10 đến 57 Hz, biên độ 0.075-mm, 57 đến150 Hz, tốc
độ đạt được 9.8m/s
2
ở các hướng X, Y, Z, mỗi
hướng được 80 phút
Điện trở sốc 147m/s
2
, 3 lần mỗi lần ở các hướng X, Y và Z
Nhiệt độ môi
trường
Hoạt động : 0
O
– 25
O
C.
Lưu trữ : - 25
O
– 75
O

C .
Độ ẩm môi
trường
Từ 10% đến 90% ( không có sự ngưng tụ).
Môi trường
xung quanh
Không bò Oxy hóa
Kích cỡ đinh
vít thiết bò
đầu cuối
M3
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
24
Thời gian giữ
cung cấp
nguồn
Loại AC: thấp nhất là 10ms
Loại DC: thấp nhất là 2ms.
Trọ
ng
lượ
ng
CP
U
Loại
AC
650g

max
700g
max
800g
max
1000g
max
Loại
DC
550g
max
600g
max
700g
max
900g
max
Trọng lượng
của khối mở
rộng I/O
Loại 20 ngõ vào ra: 300 g max
Loại có 8 ngõ ra : 250 g max
Loại có 8 ngõ vào : 200 g max
Trọng lượng
của khối mở
rộng
Modul mở rộng Analog: 150 g max
Modul cảm biến nhiệt : 250 g max
modul mở rộng CompBus/S: 200 g max

Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật của họ CPM2A.



• Các đặc tính kỹ thuật:

MỤC ĐẶC ĐIỂM
Phương pháp điều khiển Phương pháp lập trình được lưu trữ
Phương pháp điều khiển
I/O
Kết hợp quét tuần hoàn và làm tươi tức thời các phương
pháp xử lý
Ngôn ngữ lập trình Sơ đồ bậc thang
Độ dài lệnh 1 bước/lệnh: từ 1 đến 5 words/lệnh
Các loại lệnh Các lệnh cơ bản: 14
Các lệnh đặc biệt: 105 loại, 185 lệnh
Thời gian thực hiện
lệnh
Các lệnh cơ bản: 0.64 µs (lệnh LD)
Các lệnh đặc biệt: 7.8 µs (lênh MOV).
Dung lượng của chương 4,096 words
HUTECH
GVHD: Th.s NGUYỄN XUÂN VINH LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: Phạm Đắc Quốc Thái MSSV: 10103130
LỚP: 01TDH
25
trình
Các
tiếp
vào

ra
tối
đa
Chỉ có CPU
20 tiếp
điểm
30 tiếp
điểm
40 tiếp
điểm
60 tiếp
điểm
Có modul I/O
mở rộng
Tối đa 80
tiếp điểm
Tối đa 90
tiếp điểm
Tối đa 100
tiếp điểm
Tối đa
120 tiếp
điểm
Các bit ngõ vào IR 00000 đến IR 00915
Các bit ngõ ra IR 01000 đến IR 01915
Các bit làm việc (Work
bits)
928 bits : IR 02000 đến IR 04915 và IR 20000 đến
IR22715
Các bit Specia

l (vùng
nhớ SR)
448 bits: SR 22800 đến SR 25515
Các bit Temporary
(vùng nhớ TR)
8 bits (TR0 đến TR7)
Các bit Holding (vùng
nhớ HR)
320 bits: HR 0000 đến HR 1915 (Words HR00 đến HR19)
Các bit Auxiliary (vùng
nhớ AR)
384 bits: AR 0000 đến AR 2315 (Words AR00 đến AR23)
Các bit Link ( vùng nhớ
LR)
256 bits: LR 0000 đến LR 1515 (Words LR00 đến LR15)
Timers/Count0ers 256 Timers/Counters (TIM/CNT 000 đến TIM/CNT 255)
Các Timer 1ms: TMHH ( )
Các Timer 10ms: TIMH(15)
Các Timer 100ms: TIM
Các Timer 1s/10s: TIML ( )
Các bộ đếm xuống: CNT
Các bộ đếm lên-xuống: CNTR(12)
Bộ nhớ dữ liệu Read/Write: 2,048 words (DM 0000 đến DM 2047)
Read-only: 456 words (DM 6144 đến DM 6599)
PC Serup:56 words ( DM 6600 đến DM 6655)
Xử lý ngắt 4 tiếp điểm thời gian đáp ứng
Bộ đếm tốc độ cao Một bộ đếm tốc độ cao: 20 kHz cho một pha hoặc 5kHz
cho hai pha (dùng phương pháp đếm tuyến tính).
Bộ điều khiển Analog Hai đường điều khiển, phạm vi điều chỉnh 0 đến 200V